干線(xiàn)公路快速化改造方案研究

徐志強(qiáng)，潘 虹

(1.江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司;2.河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院)

1 背 景

近年來(lái)我國(guó)城鎮(zhèn)化水平日益高，不僅表現(xiàn)在城市內(nèi)部的不斷擴(kuò)展，也表現(xiàn)在城市之間來(lái)往日益緊密，隨著城市群、都市圈的不斷興起，服務(wù)于城際交通的快速通道需求不斷增強(qiáng)，小時(shí)都市圈的概念凸現(xiàn)了城市發(fā)展對(duì)于快速、高效交通的迫切需求。

現(xiàn)狀干線(xiàn)公路根據(jù)其使用特征和發(fā)展趨勢(shì)，需要滿(mǎn)足中長(zhǎng)距離出行，更多強(qiáng)調(diào)的是高服務(wù)水平的機(jī)動(dòng)性。然而由于我國(guó)干線(xiàn)公路較多承擔(dān)了集散交通的功能，造成干線(xiàn)公路開(kāi)口多，混合交通嚴(yán)重、運(yùn)行速度偏低，難于管理，降低了安全性。高速公路雖然速度快，服務(wù)水平高，但由于它的全封閉和全立交的特性，出入口設(shè)置受限，其機(jī)動(dòng)性和可達(dá)性弱。

針對(duì)公路交通出行迫切需要得到更便利、快速的服務(wù)以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的要求，我國(guó)出現(xiàn)了建設(shè)快速干線(xiàn)公路的需求。如江蘇省2005年在《江蘇省干線(xiàn)公路發(fā)展規(guī)劃》中，便提出了“快速干線(xiàn)公路”的概念，明確提出快速干線(xiàn)公路是高速公路的有利補(bǔ)充，擔(dān)當(dāng)著承上啟下的作用。

但在國(guó)家對(duì)用地指標(biāo)的控緊和公路建設(shè)資金籌措難度加大的背景下，大規(guī)模的新建快速干線(xiàn)公路面臨著較大的困難?？焖俑删€(xiàn)公路的建設(shè)更多的應(yīng)對(duì)現(xiàn)有干線(xiàn)公路充分挖潛，通過(guò)快速化改造的方式，提升干線(xiàn)公路的服務(wù)水平和社會(huì)形象，走集約化的發(fā)展道路。

2 快速干線(xiàn)公路的技術(shù)要求

要對(duì)干線(xiàn)公路進(jìn)行快速化改造首先應(yīng)該明確快速干線(xiàn)公路的技術(shù)要求。但是我國(guó)現(xiàn)有的公路分類(lèi)體系中并沒(méi)有快速干線(xiàn)公路這一層次，對(duì)何為快速干線(xiàn)公路，快速公路的設(shè)計(jì)指標(biāo)缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

認(rèn)為快速干線(xiàn)公路與普通干線(xiàn)公路的不同主要體現(xiàn)在平均運(yùn)行速度指標(biāo)高，也就是“快速”所帶來(lái)的一系列的設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的不同。在按技術(shù)等級(jí)分類(lèi)的公路標(biāo)準(zhǔn)中，快速干線(xiàn)公路與開(kāi)放式一級(jí)干線(xiàn)公路更相似，而比全封閉的高速公路標(biāo)準(zhǔn)要低。

為滿(mǎn)足特定的交通需求，根據(jù)快速干線(xiàn)公路的功能定位，快速干線(xiàn)公路的技術(shù)要求表現(xiàn)為以下五點(diǎn)。

快速—這里的速度快不是指設(shè)計(jì)速度指標(biāo)高，而是指公路實(shí)際的平均運(yùn)行速度快。

高水平服務(wù)—這里的“高水平服務(wù)”是指和一般干線(xiàn)公路、集散公路相比較，快速干線(xiàn)公路承擔(dān)的運(yùn)量大，行車(chē)延誤小，少阻礙，少干擾，更加通暢，具有更高的運(yùn)行舒適性與安全性。

機(jī)動(dòng)性—這里的“機(jī)動(dòng)性”是相對(duì)于高速公路而言，快速干線(xiàn)公路做為高速公路網(wǎng)層次的重要補(bǔ)充，更加便于沿線(xiàn)使用和各層次路網(wǎng)間的轉(zhuǎn)換。在高速公路未完全覆蓋地區(qū)，更是作為公路運(yùn)輸－的主通道。

集約—公路發(fā)展必須始終貫徹可持續(xù)發(fā)展理念，處理好交通設(shè)施與自然環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，充分利用現(xiàn)有公路資源挖掘潛力，盡量減少對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞，提高土地利用率，減少資源消耗，最大限度地節(jié)約資源。

安全、環(huán)?！焖俑删€(xiàn)公路所指的“安全”和“環(huán)?！保侵冈谑顾俣?、便捷和通暢達(dá)到一定水平的同時(shí)，要做到公路發(fā)展與保護(hù)生態(tài)并舉，促進(jìn)公路與自然的和諧發(fā)展;要堅(jiān)持“以人為本”，充分提高公路的安全保障能力。

3 干線(xiàn)公路快速化影響因素分析

干線(xiàn)公路快速化改造是將原有開(kāi)放型干線(xiàn)公路改造成相對(duì)封閉的快速公路，涉及面廣，影響因素多。我們通過(guò)對(duì)部分干線(xiàn)公路的調(diào)查，影響干線(xiàn)公路快速行車(chē)的因素主要為縱、橫向干擾。

3.1 縱向干擾

縱向干擾問(wèn)題主要表現(xiàn)為機(jī)動(dòng)車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)混行問(wèn)題，它是造成目前干線(xiàn)公路服務(wù)水平低、安全水平低的主要癥結(jié)之一。由于非機(jī)動(dòng)車(chē)行駛速度相對(duì)較慢、行駛軌跡多變，機(jī)非混行對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的行駛造成較大干擾，嚴(yán)重地影響了道路交通秩序，降低道路的通行能力，引發(fā)交通擁堵、交通事故增加等一系列問(wèn)題，增加了道路交通管理的難度。

非機(jī)動(dòng)車(chē)影響機(jī)動(dòng)車(chē)分為摩擦干擾和阻滯干擾。摩擦干擾是指非機(jī)動(dòng)車(chē)側(cè)向接近于機(jī)動(dòng)車(chē)道時(shí)，駕駛員由于安全原因會(huì)降低車(chē)速行駛;阻滯干擾是指非機(jī)動(dòng)車(chē)占用機(jī)動(dòng)車(chē)道阻擋了機(jī)動(dòng)車(chē)的行駛，迫使機(jī)動(dòng)車(chē)減速行駛，造成延誤。當(dāng)?shù)缆方煌髅芏炔淮髸r(shí)，車(chē)輛間相互影響微弱。當(dāng)車(chē)流密度較大時(shí)，車(chē)輛相互約束，此時(shí)交通流具有流體的連續(xù)性特征，因此，其影響特征更為明顯。

干線(xiàn)公路交通量通常較大，非機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行的影響尤為明顯。從城市道路的研究調(diào)查看出，快慢車(chē)混行的道路比快慢車(chē)隔離的道路行車(chē)延誤要大，無(wú)隔離帶路段上的行車(chē)延誤約為有隔離帶路段的1.3 倍。

3.2 橫向干擾

橫向干擾主要表現(xiàn)為交叉口干擾、橫穿干擾。

(1)交叉口干擾

干線(xiàn)公路為一般為開(kāi)放式公路，與其他干線(xiàn)(除高速公路)公路、及縣鄉(xiāng)道交叉時(shí)，絕大多數(shù)采用的是平面交叉方式通過(guò)。干線(xiàn)公路平交道口設(shè)置過(guò)多嚴(yán)重影響道路通行能力和安全水平。過(guò)多的交叉口給縱向交通流造成頻繁的橫向沖突，導(dǎo)致縱向道路主線(xiàn)交通延誤急劇上升，安全度迅速降低，總體服務(wù)水平下降，車(chē)輛平均運(yùn)行速度下降。

(2)橫穿干擾

當(dāng)干線(xiàn)公路穿越城鎮(zhèn)或開(kāi)發(fā)區(qū)時(shí)，兩側(cè)車(chē)流、人流分布廣泛且零散，人員車(chē)輛隨意橫穿干線(xiàn)公路，造成較大的安全隱患。

由于干線(xiàn)公路的封閉性在一定程度上影響了沿線(xiàn)居民的購(gòu)物等出行需求，干線(xiàn)公路中央分隔帶經(jīng)常被被人為破壞，人員橫穿道路現(xiàn)象較為嚴(yán)重，也在很大程度上制約了道路的通行能力，同時(shí)也造成了較大的安全隱患。

4 干線(xiàn)公路快速化改造措施研究

4.1 公路橫斷面改造

為解決行車(chē)縱向干擾問(wèn)題，快速干線(xiàn)公路橫斷面需要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途交通與短途交通功能的相對(duì)分離，機(jī)動(dòng)車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)行駛空間的分離。

這就需要在快速化改造時(shí)在干線(xiàn)公路的兩側(cè)設(shè)置輔路系統(tǒng)，解決快速干線(xiàn)公路沿線(xiàn)內(nèi)部交通。在非機(jī)動(dòng)車(chē)交通及行人交通量較大的路段，還需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的非機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道。在干線(xiàn)公路快速化改造時(shí)主線(xiàn)應(yīng)設(shè)置中央分隔帶，輔助道路或非機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)道與汽車(chē)車(chē)道間應(yīng)設(shè)置隔離設(shè)施。

斷面標(biāo)準(zhǔn)主路雙向不少于4 車(chē)道。輔道車(chē)道數(shù)的確定，應(yīng)根據(jù)快速路兩側(cè)所需集散的交通量來(lái)確定，原則上應(yīng)設(shè)置雙向4 條車(chē)道，即一側(cè)設(shè)置2 車(chē)道，因?yàn)榭焖俑删€(xiàn)公路設(shè)置開(kāi)口較少，兩側(cè)需要通過(guò)輔道集散的交通量較大。同時(shí)若出現(xiàn)諸如交通事故等突發(fā)事件，2 車(chē)道輔道可以減少集散車(chē)道的擁堵量和時(shí)間，從而避免整個(gè)快速公路網(wǎng)系統(tǒng)的較大延誤。

從空間上分析，快速干線(xiàn)公路斷面的形式一般有平面式、立體式兩種，立體式中又分為高架式和下沉式。

(1)平面式改造

平面式改造的優(yōu)點(diǎn)是工程投資相對(duì)較小，景觀效果較好。缺點(diǎn)是由于道路封閉，對(duì)兩側(cè)地塊會(huì)形成一定的分割。主要適用于過(guò)境交通相對(duì)較多，道路兩側(cè)城鎮(zhèn)化程度較輕，景觀要求較高的路段。

圖1 四車(chē)道橫斷面圖

平面式4 車(chē)道干線(xiàn)公路快速化改造橫斷面可采用如下布置:3.0 m 中間帶+2－2 ×3.75 m 行車(chē)道+2 ×0.5 路緣帶+2 ×1.5 m 側(cè)分帶+2 ×0.5 路緣帶+2－2 ×3.75 m 輔道+2 ×0.5 路緣帶+2 ×1.5 側(cè)分帶+4.0 m 非機(jī)動(dòng)車(chē)道，橫斷面總寬50.0 m，如圖1 所示。平面式4 車(chē)道干線(xiàn)公路快速化改造橫斷面可采用如下布置:3.0 m 中間帶+2－3 ×3.75 m 行車(chē)道+2 ×0.5 路緣帶+2 ×1.5 m 側(cè)分帶+2 ×0.5路緣帶+2－2 ×3.75 m 輔道+2 ×0.5 路緣帶+2 ×1.5 側(cè)分帶+4.0 m 機(jī)動(dòng)車(chē)道，橫斷面總寬57.5 m，如圖2 所示。

圖2 四車(chē)道橫斷面圖

(2)高架式改造

高架式改造可實(shí)現(xiàn)主線(xiàn)交通與輔道交通的上下分離，可較好的分離中長(zhǎng)途快速交通和短途交通，快速化效果較為明顯，但投資規(guī)模較大，后期管養(yǎng)費(fèi)用高，同時(shí)在居民密集區(qū)會(huì)帶來(lái)一定的污染。

該方案主要適用于過(guò)境交通較大，城市化較為嚴(yán)重的路段。

(3)下沉式改造

下沉式改造可分為敞開(kāi)下沉式和隧道式兩種。

敞開(kāi)下沉式方案，主線(xiàn)采用下挖設(shè)置，為保證地方出行地面兩側(cè)設(shè)置輔道，并采用橫向跨主線(xiàn)橋溝通兩側(cè)輔道。

下沉式方案噪音污染小，但投資多，占地大，對(duì)地方出行有所干擾，同時(shí)排水存在一定的難度。

下穿隧道式可實(shí)現(xiàn)主線(xiàn)交通與輔道交通的上下分離，可較好的分離中長(zhǎng)途快速交通和短途交通，快速化效果較為明顯，景觀較好，用地較為節(jié)省。但投資規(guī)模及實(shí)施難度較大。

該方案主要適用于過(guò)境交通較大，城市化較為嚴(yán)重，對(duì)景觀環(huán)保要求較高的路段。

4.2 交叉節(jié)點(diǎn)改造

交叉節(jié)點(diǎn)是干線(xiàn)公路快速化工程方案研究的重點(diǎn)，主要是消除交叉口橫向干擾對(duì)行車(chē)的影響，主要可采用立交(互通式立交、分離式立交)和平面交叉歸并等方案。

4.2.1 立交方案

要達(dá)到快速通行，解決橫向干擾問(wèn)題最有效的措施是將平面交叉改為分離式或互通式立體交叉，使縱橫向交通流完全分離，保證主線(xiàn)車(chē)輛的連續(xù)通過(guò)。

(1)互通式立交方案

①互通式立交主要適用于主線(xiàn)交通量和轉(zhuǎn)向交通量較大的交叉節(jié)點(diǎn)，當(dāng)遠(yuǎn)期交通量較大時(shí)即需要采用互通立交的改造方案。

②當(dāng)節(jié)點(diǎn)主線(xiàn)交通量較大，而轉(zhuǎn)向交通量較小時(shí)，可采用簡(jiǎn)易互通方案。簡(jiǎn)易互通方案可采用主線(xiàn)上跨和主線(xiàn)下穿兩種。

主線(xiàn)上跨式高架快速路采用橋梁型式，快速系統(tǒng)在高架上行駛，輔道系統(tǒng)在地面，轉(zhuǎn)向交通量通過(guò)輔道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

主線(xiàn)下穿方案就是將快速系統(tǒng)設(shè)置在地面以下，輔道系統(tǒng)位于地面的一種快速路型式。

(2)分離式立交方案

當(dāng)支線(xiàn)直行交通量大，而轉(zhuǎn)向交通量小時(shí)，可以考慮采用分離立交的的形式，消除支線(xiàn)轉(zhuǎn)向交通對(duì)主線(xiàn)行車(chē)的干擾。分離式立交可采用主線(xiàn)上跨和支線(xiàn)上跨分離式立交兩種。

4.2.2 平交口改造方案

干線(xiàn)公路一般為開(kāi)放式公路，交叉口較多，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和沿線(xiàn)利用的角度考慮，不可能也不必全部實(shí)行立交，對(duì)于交通量較小，被交路等級(jí)低的交叉口，則需進(jìn)行歸并，通過(guò)輔道引導(dǎo)車(chē)流至較大的交叉口，進(jìn)入主行車(chē)道或橫穿道路。

對(duì)保留的平面交叉口應(yīng)控制交叉口的平面間距。平面交叉的最小間距主要是從車(chē)輛運(yùn)行的交織段長(zhǎng)度、附加左轉(zhuǎn)彎車(chē)道及減速車(chē)道長(zhǎng)度、交通運(yùn)行和管理、平面交叉間距與事故率的關(guān)系等方面結(jié)合調(diào)研資料經(jīng)綜合分析后確定。

筆者對(duì)交叉口間距與通行能力關(guān)系進(jìn)行了分析研究。

設(shè)定道路標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，雙向四車(chē)道。在實(shí)際行駛速度、交通組成、車(chē)道狀況、駕駛者特征以及路側(cè)干擾都確定的情況下，假設(shè)交叉口平均停車(chē)延誤時(shí)間為15 s 時(shí)，不同平面交叉間距所對(duì)應(yīng)的實(shí)際通行能力計(jì)算結(jié)果如圖3 所示。

圖3 實(shí)際通行能力與平交間距關(guān)系示意圖

從圖3 中可以看出，對(duì)于一般路段實(shí)際通行能力隨著平面交叉間距減小而減低，但二者并不構(gòu)成線(xiàn)形比例關(guān)系。當(dāng)平面交叉間距大于5 000 m 時(shí)，對(duì)實(shí)際通行能力影響較小;當(dāng)平面交叉間距小于5 000 m 時(shí)尤其是小于2 000 m 時(shí)，其變化對(duì)路段實(shí)際通行能力產(chǎn)生很大影響。因此筆者建議，在干線(xiàn)公路快速化改造時(shí)，平面交叉的最小間距應(yīng)控制在2 km 以上。

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